(57)【要約】【課題】サーバフレームへのブレードの接続が容易で、サーマルコネクタにおける伝熱抵抗が小さく、かつ、電気的な接触抵抗が小さい電気コネクタを備えた電子機器を提供する。【解決手段】発熱素子を搭載したブレードと、このブレードの挿入により電気的に接続するサーバフレームと、前記発熱素子の熱を吸収して前記サーバフレームの外部に放熱するための冷却装置とを備えた電子機器において、前記冷却装置が、前記ブレードに固定された第一の冷却手段、前記サーバフレームに固定された第二の冷却手段、及び前記第一の冷却手段と前記第二の冷却手段とを熱的に接続するためのサーマルコネクタを含み、前記第一の冷却手段が、第一の吸熱部と第一の放熱部とを含み、前記第二の冷却手段が、第二の吸熱部と第二の放熱部とを含み、前記サーマルコネクタが、前記サーバフレームへの前記ブレードの挿抜に連動して膨張・収縮する柔軟部材を有し、かつ前記第一の放熱部と前記第二の吸熱部とを熱的に接続可能とした。【選択図】図４
2010079404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子を搭載したブレードと、このブレードの挿入により電気的に接続するサーバフレームと、前記発熱素子の熱を吸収して前記サーバフレームの外部に放熱するための冷却装置とを備えた電子機器において、前記冷却装置が、前記ブレードに固定された第一の冷却手段、前記サーバフレームに固定された第二の冷却手段、及び前記第一の冷却手段と前記第二の冷却手段とを熱的に接続するためのサーマルコネクタを含み、前記第一の冷却手段が、第一の吸熱部と第一の放熱部とを含み、前記第二の冷却手段が、第二の吸熱部と第二の放熱部とを含み、前記サーマルコネクタが、前記サーバフレームへの前記ブレードの挿抜に連動して膨張・収縮する柔軟部材を有し、かつ前記第一の放熱部と前記第二の吸熱部とを熱的に接続可能としたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
請求項１記載の電子機器において、前記第一の冷却手段及び／又は前記第二の冷却手段が、冷媒の相変化を利用する構成であることを特徴とする電子機器。
【請求項３】
請求項１記載の電子機器において、前記柔軟部材はシリンダに連通し、このシリンダに挿入されたピストンが前記サーバフレームに固定され、前記サーバフレームへの前記ブレードの挿入に伴って、前記柔軟部材及び前記シリンダの内部に保持され、前記柔軟部材と前記シリンダとの間を流動可能な流体を、前記柔軟部材の内部に押し込む構成であることを特徴とする電子機器。
【請求項４】
請求項１記載の電子機器において、前記柔軟部材は、前記サーマルコネクタのケースに取り付けられ、このケース内への前記第一の放熱部の挿入に伴って前記柔軟部材が膨張し、前記第一の放熱部と前記第二の放熱部とが圧接されることを特徴とする電子機器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子機器において、前記ケース内の前記第一の放熱部と前記第二の吸熱部との間に熱伝導部材を介在させたことを特徴とする電子機器。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電子機器において、前記第一の放熱部を挿入するための隙間を前記ケースの内部に保持するための弾性体を前記ケースの内部に設けたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、急速に需要が高まりつつあるブレードサーバにおいては、更なる情報処理能力の向上と、省スペース化が求められている。ここで、ブレードサーバとは、ブレードと呼ばれる抜き差し可能なサーバを複数搭載可能な筐体内に搭載した形態のサーバコンピュータである。
【０００３】
情報処理能力は、ＣＰＵ単体の性能がアップし、年々飛躍的に向上している。また、１枚のブレードに搭載するＣＰＵの数を増やすことにより、ブレード１枚あたりの情報処理能力向上も図られている。さらに、ブレードの厚さを薄くすることで、ラック１台あたりの搭載できるブレードの数を増加させている。ＣＰＵの高性能化に伴う発熱量の増加と、ブレードの薄型化によって、ブレードサーバの発熱密度は飛躍的に上昇している。
【０００４】
そこで、ブレードサーバに熱が蓄積されるのを防止するため、ブレードサーバの冷却効率の向上が望まれている。
【０００５】
一方、ブレードサーバは、冗長設計及び稼動時保守によって高い信頼性を実現している。
【０００６】
冗長設計とは、ブレードサーバの構成を、同じ機能を担う装置を本来必要な数より多く搭載し、故障した装置があっても同じ機能を担う他の装置がカバーできるように設計することである。
【０００７】
また、稼動時保守とは、ブレードサーバ内の装置が故障した場合の保守作業を、ブレードサーバの電源を落とさずにすることにより、サーバの稼動効率を下げないようにすることである。稼動時保守の実現のために、ブレードサーバの稼動中に、ブレードや、電源ユニット、ファンユニット等のそれぞれのユニットが通電状態でラックから着脱可能であることが必要とされる。これは、活線挿抜と呼ばれ、ブレードサーバの特徴である。そのため、ブレードに搭載される冷却装置も、着脱可能であることが必要である。
【０００８】
ここで、ブレードサーバの代表的な構成を説明すると、ブレードサーバは、ラックの中に何台かのシャーシが搭載されている。このシャーシには、ブレード、電源ユニット、ファンユニット、マネージメントモジュール及び通信用モジュールが、それぞれ複数台搭載されている。ブレード、ファンユニット及び通信用モジュールはそれぞれ、バックプレーンを介してマネージメントモジュールと接続されている。ブレードにはＣＰＵ、メモリ、チップセット、ハードディスク等の電子部品が搭載されている。
【０００９】
現在、主流となっているブレードサーバの冷却方法としては、シャーシに搭載されたファンユニットによりブレード内に空気を流し、各電子部品を冷却する方法である。電子部品の中でも、特に発熱量の大きなＣＰＵには、銅やアルミニウム等の熱伝導性の高い材料で作られたヒートシンクが取り付けられている。ＣＰＵに取り付けられたヒートシンクは、ＣＰＵの発熱量の増加に伴って年々大型化してきており、また、ヒートパイプを内蔵するなどといった高性能化も図られてきている。
【００１０】
しかしながら、ＣＰＵの発熱量の飛躍的な増加と、ブレード薄型化の中にあっては、ＣＰＵにヒートシンクを取り付けてブレード内で空気冷却するのは限界になりつつある。
【００１１】
そこで、液循環型熱輸送デバイスや相変化型熱輸送デバイスを用いて、ＣＰＵの発熱をブレード外部まで輸送して放熱する冷却システムが考えられる。この冷却システムによれば、ブレード外部の放熱手段として大型のラジエータやチラーが適用できるため、ＣＰＵの高い発熱量に対応可能である。
【００１２】
一方、この冷却システムにおいては、活線挿抜の実現が課題となる。その解決手段として、ブレード内の熱輸送デバイスとブレード外の熱輸送デバイスを、カプラを使用して接続する方法がある。しかしながら、この方法ではブレード内の熱輸送デバイスとブレード外熱輸送デバイスの間を、カプラを介して冷媒液が行き来するため、液漏れの危険性がある。
【００１３】
液漏れを起こさないためには、ブレード内とブレード外の熱輸送デバイスが完全に閉じていることが望ましい。その場合、ブレード内の熱輸送デバイスと、ブレード外の熱輸送デバイスを、熱抵抗が小さい状態で接続するための熱コネクタが必要である。また、電気コネクタにおいては大電流が流れており、電気コネクタにおける電圧降下の低減が望まれる。
【００１４】
以下に、熱コネクタ及び電気コネクタに関する公知技術を挙げる。
【００１５】
特許文献１には、図１６に示すように電子部品を内蔵したモジュール７２１が複数個装着されたブロック７２０を格子状のシャーシ７１０に挿入する形式の電子機器が開示されている。この電子機器は、上記ブロック７２０の放熱板７３０を薄肉材で形成すると共に、上記ブロック７２０の挿抜によるピストン７３５の移動で該放熱板７３０を膨らませることにより、放熱板７３０とシャーシ壁面７１１とを密着させて放熱効率を向上させるものである。
【００１６】
特許文献２には、冷媒循環を行わないときに冷媒に圧力が掛かっていないときでも、冷却板とモジュールとを密着させるために、冷却板の断面を内部圧力が無付加状態で実装隙間より広い幅の形状にすることで、冷却板の弾性により冷却板とモジュールを密着させる技術が開示されている。
【００１７】
特許文献３には、発熱装置につける放熱板に直接変形部を設計し、放熱板を基盤にネジ止めする際、発熱部品に及ぼす圧力を放熱板の変形部が吸収する技術が開示されている。
【００１８】
特許文献４には、二つのバルーンにより基盤を挟み込む構造の電気コネクタが開示されている。
【００１９】
【特許文献１】特開２００７−２５０７５２号公報
【特許文献２】特開２００３−１１００７１号公報
【特許文献３】特開２００４−３６２５３５号公報
【特許文献４】特開平４−２３０９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
特許文献１は、上述したように電子部品を内蔵したモジュール７２１が複数個装着されたブロック７２０を格子状のシャーシ７１０に挿入する形式の電子機器において、上記ブロック７２０の放熱板７３０を薄肉材で形成すると共に、上記ブロック７２０の挿抜によるピストン７３５の移動で該放熱板７３０を膨らませることにより、放熱板７３０とシャーシ壁面７１１を密着させて放熱効率を向上させる技術である。
【００２１】
この特許文献１には、ブロック７２０をシャーシ７１０に挿入した後にプラグをねじ込んで放熱板７３０を膨らませる手段（図示していない）、及びブロック７２０をシャーシ７１０に挿入する際にピストン７３５を挿入する手段が開示されている。しかしながら、前者の手段においては、ブロック７２０の挿入後にプラグをねじ込む作業が必要となり、作業が煩雑である。後者の方法においては、放熱板７３０を膨らませながらブロック７２０を挿入するために、放熱板７３０を十分な圧力で膨らませようとすると、放熱板７３０とシャーシ壁面７１１との間に大きな摩擦力が働き、上記ブロック７２０の挿入が困難となる。
【００２２】
特許文献２は、冷媒循環を行わないときに冷媒に圧力が掛かっていないときでも、冷却板とモジュールとを密着させるために、冷却板の断面を内部圧力が無付加状態で実装隙間より広い幅の形状にすることで、冷却板の弾性により冷却板とモジュールとを密着させる技術が開示されている。しかしながら、具体的なモジュールの挿抜方法については言及されておらず、容易にモジュールが挿抜できる方法が必要である。
【００２３】
特許文献３には、発熱装置につける放熱板に直接変形部を設計し、放熱板を基盤にネジ止めする際、発熱部品に及ぼす圧力を放熱板の変形部で吸収する技術が開示されている。しかし、この技術においては、熱的に接続するためにネジ止めする必要があり、簡単な作業で活線挿抜を行う必要のあるブレードサーバに用いることは困難であると考えられる。
【００２４】
特許文献４には、二つのバルーンにより基盤を挟み込む構造の電気コネクタが開示されている。しかし、特許文献４には、上記電気コネクタを簡単な作業で接続し得る方法については言及されておらず、一度の作業で上記電気コネクタを接続する方法が必要となる。
【００２５】
本発明の目的は、サーバフレームへのブレードの接続が容易で、サーマルコネクタにおける伝熱抵抗が小さく、かつ、電気的な接触抵抗が小さい電気コネクタを備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の電子機器は、発熱素子を搭載したブレードと、このブレードの挿入により電気的に接続するサーバフレームと、前記発熱素子の熱を吸収して前記サーバフレームの外部に放熱するための冷却装置とを備えた電子機器において、前記冷却装置が、前記ブレードに固定された第一の冷却手段、前記サーバフレームに固定された第二の冷却手段、及び前記第一の冷却手段と前記第二の冷却手段とを熱的に接続するためのサーマルコネクタを含み、前記第一の冷却手段が、第一の吸熱部と第一の放熱部とを含み、前記第二の冷却手段が、第二の吸熱部と第二の放熱部とを含み、前記サーマルコネクタが、前記サーバフレームへの前記ブレードの挿抜に連動して膨張・収縮する柔軟部材を有し、かつ前記第一の放熱部と前記第二の吸熱部とを熱的に接続可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、サーバフレームへのブレードの接続が容易で、サーマルコネクタにおける伝熱抵抗が小さく、かつ、電気的な接触抵抗が小さい電気コネクタを備えた電子機器を提供できる。
【００２８】
また、本発明によれば、第一の放熱部と第二の吸熱部との位置合わせから圧接までを、ブレードを筐体に装着する際の一動作で完結させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
ブレードサーバは、発熱素子となるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、メモリ、ハードディスク等の装置を実装したブレード（刀状のユニット）が、電源ユニット、ファンユニット、マネージメントモジュール等を搭載したラックに搭載したものである。
【００３０】
発明者は、ＣＰＵの熱をブレードの外に取り出すヒートパイプと、ヒートパイプで取り出した熱を、更にラック外へ排出する放熱装置との間の熱接続器（サーマルコネクタとも呼ぶ）及び電気コネクタの接続について種々検討を行ってきた。その結果、以下に述べる構成を有する電子機器を得た。
【００３１】
本発明は、発熱素子を搭載したブレードと、このブレードの挿入による電気的な接続を許容するサーバフレームと、吸熱部で前記発熱素子の熱を受容して内部の液体（冷媒）が蒸発し、放熱部で気化した冷媒が凝縮することにより配管内を冷媒が循環する（冷媒の相変化を利用する）冷却装置を備えた電子機器において、前記冷却装置の放熱部を前記ブレードの挿抜方向に延出させた第一の放熱部と、前記サーバフレームに取り付けられた第二の放熱部とを有し、前記第一の放熱部と前記第二の放熱部との熱的な接続に前記ブレードの挿抜（挿入・抜去）に連動して膨縮（膨張・収縮）する柔軟部材を用いた構成を有する。ここで、ブレードは、挿入・抜去が自在である。これを挿抜自在であるという。ブレードを挿入するとは、ブレードをサーバフレームに差し込んで電気的に接続させることをいい、ブレードを抜去するとは、ブレードをサーバフレームから引き抜いて電気的な接続を断つことをいう。
【００３２】
また、本発明の電子機器は、前記柔軟部材がシリンダを備え、このシリンダに挿入されるピストンを前記サーバフレームに取り付けてなり、前記ブレードを挿入することによって前記ピストンが前記シリンダ内の流体を前記柔軟部材の内部に押し込む構成を有する。
【００３３】
また、本発明の電子機器は、前記柔軟部材はケースに取り付けられ、このケース内に前記第一の放熱部が挿入されることによって前記柔軟部材が膨らみ、前記第一の放熱部材と前記第二の放熱部材とが圧着（圧接ともいう）する構成を有する。
【００３４】
また、本発明の電子機器は、前記ケース内の前記第一の放熱部と前記柔軟部材との間に熱伝導部材を介在させた構成を有する。
【００３５】
また、本発明の電子機器は、前記第一の放熱部が前記ケース内に挿入されるべき隙間を保持するための弾性体を前記ケースの中に設けた構成を有する。
【００３６】
以下、図を用いて実施例を説明する。
【実施例１】
【００３７】
図１は、本発明による実施例を示すブレードサーバ等を搭載するラックマウント方式の電子機器の概念斜視図である。なお、図１は、説明を分かりやすくするために電子機器の一部を透視して示している。
【００３８】
図１において、ラックマウントキャビネット１０１は、筐体１０３及び蓋体１０５を含み、ＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）規格／ＥＩＡ（Ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規格等の特定の規格に基づく形状で形成された複数の棚１０７を有している。複数の棚１０７には、個々の機能を持ったブレードサーバ１０９を選択して自由な配置で搭載できることから、システム構成の柔軟性と拡張性とを併せ持つものである。
【００３９】
図２は、本発明による実施例を示すブレードサーバの構成を説明する概略斜視図である。
【００４０】
図２において、ブレードサーバ１０９は、サーバフレーム１１３内にＣＰＵ２０１を搭載した複数のＣＰＵブレード２００、複数のＣＰＵブレード２００を接続するバックプレーン１１５、並びに、図２には示していないが、電源モジュール、スイッチモジュール、マネージメントモジュール等を搭載している。
【００４１】
ＣＰＵブレード２００は、ブレードサーバ１０９の運用時において保守等のために、サーバフレーム１１３に対し、それぞれ矢印に示す方向への挿入９１／抜去９３が行われる場合がある。ブレードサーバ１０９が稼動時であっても、ブレードサーバ１０９に搭載されたＣＰＵブレード２００のうち、任意のものの着脱を行うことが可能な点（活線挿抜）がブレードサーバ１０９の特徴である。
【００４２】
電子機器の高性能化及び高機能化によって、図１のラックマウントキャビネット１０１に搭載される個々のブレードサーバ１０９も多くなる状況に対応して、ブレードサーバ１０９が搭載されるラックマウントキャビネット１０１における棚１０７の数量の増大を図るためにも、ラックマウントキャビネット１０１に搭載される個々のブレードサーバ１０９の小形化及び冷却装置の省スペース化が望まれている。
【００４３】
一方、電子機器に搭載されるＣＰＵ２０１等の半導体デバイスは、高性能化に伴って発熱量も増大している。また、作業内容によって発熱量も大きく変動する状況にあって、効率の良い冷却手法の実現が要求されている。
【００４４】
このような特徴を持つブレードサーバ１０９に対応するための冷却装置１１１を、図３の概要図を用いて説明する。
【００４５】
図３は本実施例におけるブレードサーバの概略断面図である。
【００４６】
図３において、冷却装置１１１は、第一の冷却手段３００、第二の冷却手段４００及び第一の冷却手段３００と第二の冷却手段４００とを熱的に接続するサーマルコネクタ５００を含む構成となっている。
【００４７】
第一の冷却手段３００は、第一の吸熱部３０１、配管３０２及び第一の放熱部３０３を含む。また、第二の冷却手段４００は、第二の吸熱部４０１、配管４０５及び第二の放熱部４０３を含む。
【００４８】
第一の冷却手段３００は、第一の吸熱部３０１とＣＰＵ２０１とが、所定の熱抵抗より小さい状態で接続されており、ＣＰＵ２０１の発熱をＣＰＵブレード２００の後方（図１におけるラックマウントキャビネット１０１の奥部）、すなわち、図３の右方向へ輸送する。
【００４９】
第一の冷却手段３００は、ＣＰＵブレード２００内に搭載されており、ＣＰＵブレード２００と一体化されて着脱される。ＣＰＵブレード２００をサーバフレーム１１３に装着した状態において、第一の放熱部３０３は、バックプレーン１１５の背面側に配置されている。
【００５０】
第一の冷却手段３００の内部には冷媒液が封入されており、冷媒液の相変化（蒸発・凝縮）を利用して効率的に熱を輸送する。あるいは、第一の冷却手段３００内に封入された冷媒液を循環させて、効率的に熱を輸送する。ここで、相変化とは、吸熱・発熱を伴う冷媒液の蒸発・凝縮をいう。
【００５１】
第二の冷却手段４００は、第一の冷却手段３００からサーマルコネクタ５００を介して吸熱し、最終的にサーバフレーム１１３外へ放熱する。第二の吸熱部４０１はサーバフレーム１１３内に搭載されており、第一の放熱部３０３とサーマルコネクタ５００を介して、熱抵抗が設計仕様より導かれる所定の値より小さい状態で接続している。
【００５２】
第二の冷却手段４００の内部には冷媒液が封入されており、配管４０２を介して冷媒液を循環させることによって、第二の吸熱部４０１から第二の放熱部４０３へ熱を輸送する。あるいは、第二の冷却手段４００は、内部に封入された冷媒液の相変化を利用して熱を輸送しても良い。
【００５３】
第二の放熱部４０３は、空気との熱交換を行うラジエータであり、サーバフレーム１１３の奥部に設置されている。あるいは、図示していないが、第二の放熱部４０３はサーバフレーム１１３の外で放熱する第三の冷却手段の吸熱部に放熱するものでもよい。また、同じく図示していないが、第二の放熱部４０３をサーバフレーム１１３の外に設置し、ラジエータまたはチラーユニット等で放熱してもよい。
【００５４】
第一の冷却手段３００及び第二の冷却手段４００はそれぞれ冷媒液を内包するが、それぞれが閉じた系であるために液漏れ等の危険性がない。
【００５５】
本実施例においては、サーマルコネクタ５００は、第一の放熱部３０３と第二の吸熱部４０１とを熱抵抗が設計仕様より導かれる所定の値より小さい状態で接続し、かつ第一の放熱部３０３を第二の吸熱部４０１から着脱可能にする構造である。
【００５６】
本実施例においては、サーマルコネクタ５００がバックプレーン１１５の背面側に配置されているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、サーマルコネクタ５００がバックプレーン１１５の前面側に配置されていてもよい。
【００５７】
次に、本実施例におけるサーマルコネクタ５００の詳細な構造について、図４〜図９を用いて説明する。
【００５８】
図４は、サーマルコネクタを組み立てた状態を示す斜視図である。
【００５９】
図５は、サーマルコネクタを分解した状態を示す斜視図である。
【００６０】
図４、図５において、ケース５０３の中で第二の吸熱部４０１と第一の放熱部３０３とが熱伝導シート３０５（熱伝導部材とも呼ぶ）を介して圧接されることにより、熱的に良好に接続される。熱伝導シート３０５は、第一の放熱部３０３に貼付されている。第二の吸熱部４０１、バルーン５３１及びシリンダ５３３は、ケース５０３に固定されている。バルーン５３１は、シリンダ５３３に連通しており、シリンダ５３３にはピストン５３５が挿入される。バルーン５３１及びシリンダ５３３内には、液体５４３（図６に示す）が封入されている。この液体５４３（図６に示す）は、例えば、オイルである。この液体５４３は、バルーン５３１及びシリンダ５３３の内部に保持され、バルーン５３１とシリンダ５３３との間を流動可能となっている。
【００６１】
バルーン５３１は、例えば、薄い金属板を重ねて辺の部分を溶接した構造を有し、シリンダ５３３と連通するためのチューブ５３２を備えている。第二の吸熱部４０１には、ＣＰＵブレード２００の挿抜方向に沿って板ばね４０７（弾性体とも呼ぶ）が付設してあり、第二の吸熱部４０１とケース５０３との間に一定の隙間を維持するようになっている。バルーン５３１は、柔軟部材と呼んでもよい。
【００６２】
ピストン５３５は、シリンダ５３３に対して摺動する。このとき、シリンダ５３３内部の液体５４３（図６に示す）の漏洩・気化を防ぐため、シリンダ５３３とピストン５３５との間にＯリング５４１（図７、図８に示す）等のシール機構を設けることが望ましい。ピストン５３５は、ばね５３７を介してレール支持部材５９１に取り付けられている。ＣＰＵブレード２００をサーバフレーム１１３に挿抜する際には、ケース５０３がバックプレーン１１５より前側に移動することはなく、ピストン５３５がシリンダ５３３から抜けることはない。
【００６３】
本実施例においては、シリンダ５３３をケース５０３に固定し、ピストン５３５をレール支持部材５９１に取り付けているが、これとは反対に、ピストン５３５をケース５０３に固定し、シリンダ５３３をレール支持部材５９１に取り付けてもよい。
【００６４】
ケース５０３は、レール５０１に沿ってＣＰＵブレード２００の挿入方向９１に所定の長さだけ移動するように取り付けられている。レール５０１は、サーバフレーム１１３（図２に示す）に固定されている。配管４０５の、ケース５０３とレール支持部材５９１との間の部位には、ばね５０５が取り付けられており、ＣＰＵブレード２００（図２に示す）が挿入されていないとき、ケース５０３は、レール５０１上の最も前面側に位置する。
【００６５】
さらに、サーマルコネクタ５００の動作について図６〜図８を用いて説明する。
【００６６】
図６及び図７は、ＣＰＵブレードをサーバフレームに挿入する途中の断面図である。図８は、ＣＰＵブレードがサーバフレームに完全に挿入されているときの断面図である。なお、図６及び図７は、ＣＰＵブレード２００をサーバフレーム１１３から抜去する途中の断面図でもある。
【００６７】
図６〜図８において、まず、ＣＰＵブレード２００の挿入過程について説明する。
【００６８】
ＣＰＵブレード２００がサーバフレーム１１３に挿入されると、まず、第一の放熱部３０３が、レール５０１上の可動範囲の最も前面側に位置するケース５０３の中に挿入される。このとき、板ばね４０７の作用による隙間５０７があるため、第一の放熱部３０３は、第二の吸熱部４０１と擦れ合うことなく容易にケース５０３内に挿入される。第一の放熱部３０３の先端部がケース５０３の奥壁に突き当たると、第一の放熱部３０３及び第二の吸熱部４０１の挿入方向９１における位置は一致する。
【００６９】
ＣＰＵブレード２００を更に挿入し続ける（押し込み続ける）と、第一の放熱部３０３はケース５０３と一体となって挿入方向９１へ移動する。このとき、ケース５０３に固定されたシリンダ５３３も挿入方向９１へ移動する。
【００７０】
シリンダ５３３が挿入方向９１へ移動すると、ばね５３７を介してレール支持部材５９１に取り付けられたピストン５３５が、シリンダ５３３内に挿入されていき、シリンダ５３３内の流体がバルーン５３１内へ流入する。バルーン５３１は膨張し、第二の吸熱部４０１を第一の放熱部３０３へ押し付ける。このとき、第一の放熱部３０３に貼付された熱伝導シート３０５には格子状のスリットが設けられていることが望ましい。これは、第一の放熱部３０３と熱伝導シート３０５との間、及び第二の吸熱部４０１と熱伝導シート３０５との間に空気が残存して熱伝導シート３０５が密着せず、伝熱抵抗となることを防止するためである。
【００７１】
ＣＰＵブレード２００がサーバフレーム１１３に完全に挿入されると、ＣＰＵブレード２００はストッパ２０３（図３に示す）によりサーバフレーム１１３に固定される。ばね５３７の作用により、バルーン５３１内の液体５４３に所定の圧力が掛かるため、第二の吸熱部４０１及び第一の放熱部３０３は常に所定の圧力で押圧されている。
【００７２】
次に、ＣＰＵブレード２００の抜去過程について説明する。
【００７３】
ストッパ２０３（図３に示す）を外し、ＣＰＵブレード２００を抜去方向９３へ移動すると、ケース５０３がレール５０１に沿って抜去方向９３へ移動し、ピストン５３５とシリンダ５３３との間の体積が増加する。このため、バルーン５３１内の液体５４３はシリンダ５３３内へ移動する。これによって、第二の吸熱部４０１と第一の放熱部３０３とを押圧していた力は除かれる。
【００７４】
そして、板ばね４０７によって、第二の吸熱部４０１と第一の放熱部３０３との間には隙間が生じ、第一の放熱部３０３を容易にケース５０３から抜き出すことができる。ケース５０３は、ばね５０５の作用によって、レール５０１上の最も前面側の位置に戻る。
【００７５】
これにより、挿入と抜去とを繰返し行うことができる。
【実施例２】
【００７６】
本発明の電子機器におけるサーマルコネクタに関する他の実施例を、図９を用いて説明する。本実施例において、第一の冷却手段３００、第二の冷却手段４００及びサーマルコネクタ５００を含む構成を有する冷却装置は本発明の実施例１と同様であるが、プレート５５３を押圧方向９５に変位させることによって第一の放熱部３０３と第二の吸熱部４０１とを圧接させる点に違いがある。
【００７７】
図９は、本実施例におけるサーマルコネクタ５００の図３のＡ−Ａでの断面図である。
【００７８】
本実施例においては、第一の放熱部３０３と第二の吸熱部４０１とをケース５５１とプレート５５３とで挟み込むことにより圧接する。ケース５５１は、サーバフレーム１１３に剛接されたケース用レール５５５に沿って、挿入方向９１に動くことができる。
【００７９】
ＣＰＵブレード２００が挿入されていないときには、ばね５５９の作用によって、ケース５５１はケース用レール上の最も前面側に位置する。プレート５５３は、サーバフレーム１１３に剛接されたプレート用レール５５７に沿って、挿入方向９１へ動くことができる。また、プレート５５３は、ケース５５１と押圧方向９５に自由度をもって取り付けられている。ケース用レール５５５とプレート用レール５５７とは平行でなく、背面側に進むほどレール間の距離が縮まるようになっている。
【００８０】
上述の構造になっているため、ケース５５１が挿入方向へ動く際、プレート５５３も一緒に挿入方向へ動き、同時に押圧方向９５へも変位する。この変位により、プレート５５３が第一の放熱部３０３及び第二の吸熱部４０１を押圧するようになっている。
【００８１】
第一の放熱部３０３が第二の吸熱部４０１と接する面には、熱抵抗の低減のために熱伝導シート３０５が貼付されていることが望ましい。熱伝導シート３０５には、格子状のスリットが設けられていてもよい。第二の吸熱部４０１は、バルーン５６１を介してプレート５５３と接していることが望ましい。バルーン５６１内には液体が密閉されている。
【００８２】
まず、ＣＰＵブレード２００の挿入過程について説明する。
【００８３】
ＣＰＵブレード２００が挿入されると、まず、第一の放熱部３０３は、ケース用レール５５５上の可動範囲の最も前面側に位置するケース５５１の中に挿入される。このとき、図示していない板ばねの作用によって、隙間５０７があるために第一の放熱部３０３は、第二の吸熱部４０１と擦れ合うことなく容易にケース５５１内に挿入することができる。
【００８４】
第一の放熱部３０３の先端部がケース５５１の奥壁５５２に突き当たると、第一の放熱部３０３及び第二の吸熱部４０１の挿入方向における位置が一致する。
【００８５】
さらに、ＣＰＵブレード２００を挿入すると、第一の放熱部３０３はケース５５１と一体となって挿入方向へ移動する。ケース５５１が挿入方向へ移動する際、プレート５５３も同様にプレート用レール５５７に沿って挿入方向へ移動する。これに伴って、プレート５５３は押圧方向９５へも移動し、第二の吸熱部４０１を第一の放熱部３０３に押圧する。ＣＰＵブレード２００がサーバフレーム１１３に完全に挿入されると、ＣＰＵブレード２００は図３のストッパ２０３によりサーバフレーム１１３に固定される。
【００８６】
次に、ＣＰＵブレード２００の抜去過程について説明する。
【００８７】
図３に示すストッパ２０３を外し、ＣＰＵブレード２００を抜去方向へ移動すると、ケース５５１、プレート５５３、第一の放熱部３０３及び第二の吸熱部４０１は、一体となって抜去方向９３へ移動する。プレート５５３は抜去方向９３へ移動するとき、プレート用レール５５７に沿って移動するため、押圧方向９５の反対方向へ移動する。
【００８８】
そのため、プレート５５３が第一の放熱部３０３と第二の吸熱部４０１を押圧していた力は除かれ、前述の板ばねの作用により第一の放熱部３０３と第二の吸熱部４０１の間に隙間が生じる。ケース５５１がケース用レール５５５の最も前面側まで戻り、ＣＰＵブレード２００を抜去方向９３へ更に移動させると、第一の放熱部３０３はケース５５１から抜ける。この際、第一の放熱部３０３と第二の吸熱部４０１の間に隙間があるため、第一の放熱部３０３の抜去は容易である。これにより、挿入と抜去とを繰返し行うことができる。
【実施例３】
【００８９】
本発明の電子機器におけるサーマルコネクタに関する他の実施例を、図１０〜図１３を用いて説明する。本実施例においては、第一の冷却手段３００、第二の冷却手段４００及びサーマルコネクタ５００を含む構成を有する冷却装置は、本発明の実施例１と同様であるが、プレート５７３を板ばね５７５で押し付けて、第一の放熱部３０３と第二の吸熱部４０１とを圧接させる点に違いがある。
【００９０】
図１０は、本実施例におけるサーマルコネクタ５００の第一の放熱部３０３と第二の吸熱部４０１とを圧接させているときの図３のＢ−Ｂでの断面図である。図１１は、本実施例におけるサーマルコネクタ５００の第一の放熱部３０３と第二の吸熱部４０１とを圧接させているときの図３のＡ−Ａでの断面図である。
【００９１】
本実施例においては、第一の放熱部３０３と第二の吸熱部４０１とをケース５７１と板ばね５７５によって押されたプレート５７３で挟み込むことにより圧接する。第一の放熱部３０３が第二の吸熱部４０１と接する面には、熱抵抗の低減のために熱伝導シート３０５が貼付されていることが望ましい。熱伝導シート３０５には、格子状のスリットが設けられていてもよい。第二の吸熱部４０１はバルーン５８１を介してプレート５７３と接していることが望ましい。バルーン５８１内には液体５８２が密閉されている。
【００９２】
次に、本実施例のサーマルコネクタ５００の挿抜方法を説明する。
【００９３】
図１２は、本実施例におけるサーマルコネクタ５００の抜去時における図３のＢ−Ｂでの断面図である。図１３は、本実施例におけるサーマルコネクタ５００の抜去時における図３のＡ−Ａでの断面図である。
【００９４】
ＣＰＵブレード２００の抜去する際には、まず、レバー５８３を引く。すると、レバー５８３に接続されたロッド５７７が抜去方向９３へ移動し、ロッド５７７に設けた突起とプレート５７３に設けた突起が接触し、プレート５７３が押圧方向９５と逆向きに移動する。さらに、板ばね５７９の作用により、第二の吸熱部４０１と第一の放熱部３０３との間に隙間５０７が生じる。これにより、容易にＣＰＵブレード２００の抜去することができる。
【実施例４】
【００９５】
本発明の電子機器における他の実施例を、図１４、図１５を用いて説明する。
【００９６】
本実施例は、大電流を流す際に生ずる電圧降下を低減する電気コネクタに関するものである。
【００９７】
図１４は、本発明による実施例を示す挿入時の電気コネクタの断面図である。図１５は、本発明による実施例を示す挿入が完了した時の電気コネクタの断面図である。
【００９８】
電気コネクタの挿抜（挿入・抜去）は、上述のサーマルコネクタの挿抜と同時に行うことができるようになっている。
【００９９】
端子８１１は、図３に示すＣＰＵブレード２００に取り付けられている。端子８１１には、短絡を防ぐために絶縁体８１３が取り付けられている。端子８３１は、図３に示すバックプレーン１１５に取り付けられている。端子８３１には、短絡を防ぐために絶縁体８３３が取り付けられている。
【０１００】
本図は、図３に示すＣＰＵブレード２００を、図３に示すサーバフレーム１１３に挿入した状態を示す。このとき、端子８１１は、ケース８５１に挿入されている。ケース８５１内には、バルーン８５３が設置されている。バルーン８５３は、シリンダ８５５と連通している。シリンダ８５５内には、液体８５７が入っている。液体８５７は、例えば、オイルである。シリンダ８５５には、ピストン８５９が挿入されており、ピストン８５９の出し入れにより、シリンダ８５５内からバルーン８５３内へ液体８５７が流動する。すなわち、ピストン８５９がシリンダ８５５内に入るとバルーン８５３は膨張し、逆にピストン８５９がシリンダ８５５内から出るとバルーン８５３は収縮する。ピストン８５９はケース８５１に固定されており、ケース８５１の動きによって、ピストン８５９をシリンダ８５５内へ出し入れできる。ピストン８５９がシリンダ８５５内から完全に抜け出ることはないようになっている。なお、バルーン８５３は、柔軟部材と呼んでもよい。
【０１０１】
端子８１１をケース８５１内に挿入する際、バルーン８５３は膨らんでいないため、端子８１１と端子８３１との間には隙間８６１がある。このため、端子８１１は、ケース内の端子８３１とバルーン８５３との間に容易に入れることができる。
【０１０２】
ケース８５１内に端子８１１が完全に挿入されると、ケース８５１が移動し、ピストン８５９がシリンダ８５５内の液体８５７を加圧してバルーン８５３を膨張させる。バルーン８５３が膨張することによって、端子８１１は端子８３１に押し付けられる。このとき、液体８５７によってバルーン８５３に過度の圧力が掛からないように、ばね８６５でシリンダ８５５内を適当な圧力に保つ。
【０１０３】
端子８１１を抜去する際には、まず、端子８１１がケース８５１と一体となって移動する。このとき、バルーン８５３は収縮し、端子８１１と端子８３１との間にはふたたび隙間８６１が生じる。ケース８５１は、ばね８６３により所定の位置まで移動する。端子８１１と端子８３１との間に隙間８６１があるため、端子８１１はケース８５１から容易に抜去できる。
【０１０４】
以上のように、本発明によれば、前記第一の放熱部と前記第二の吸熱部とを所定の値より小さな熱抵抗で接続するのに十分な接触面圧力で圧接することができ、かつ、前記第一の放熱部と前記第二の吸熱部との位置合わせから圧接までが、前記ブレードを前記筐体に装着する際の一動作で完結できる。
【０１０５】
また、本発明によれば、上述の二端子間（端子８１１と端子８３１との間）の接触抵抗を低減し、接触抵抗の劣化を抑えられたことにより、大電流を流した際の電圧降下を抑え、かつ、前記ブレードを前記筐体に装着する一動作によって上述の二端子を圧接することができる。
【０１０６】
さらに、本発明によれば、消費電力が多く、発熱量の多い高性能なＣＰＵを搭載し、かつ、保守作業が容易な電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明による実施例を示すブレードサーバ等を搭載するラックマウント方式の電子機器の概念斜視図である。
【図２】本発明による実施例を示すブレードサーバの概略構成斜視図である。
【図３】本発明による実施例を示すＣＰＵの冷却装置の概略断面図である。
【図４】本発明による実施例１のサーマルコネクタを示す斜視図である。
【図５】本発明による実施例１のサーマルコネクタを示す分解斜視図である。
【図６】本発明による実施例１のＣＰＵブレードの挿入過程初期におけるサーマルコネクタ周辺の断面図である。
【図７】本発明による実施例１のＣＰＵブレードの挿入過程途中におけるサーマルコネクタ周辺の断面図である。
【図８】本発明による実施例１のＣＰＵブレードの挿入完了時におけるサーマルコネクタ周辺の断面図である。
【図９】本発明による実施例２のＣＰＵブレードの挿入過程におけるサーマルコネクタ周辺の断面図である。
【図１０】本発明による実施例３のＣＰＵブレードの挿入完了時における図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】本発明による実施例３のＣＰＵブレードの挿入完了時における図３のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】本発明による実施例３のＣＰＵブレードの抜去過程における図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図１３】本発明による実施例３のＣＰＵブレードの抜去過程における図３のＡ−Ａ断面図である。
【図１４】本発明による実施例４の電気コネクタの挿入過程における断面図である。
【図１５】本発明による実施例４の電気コネクタの挿入完了時における断面図である。
【図１６】特許文献１における電子機器の断面図である。
【符号の説明】
【０１０８】
９１：挿入方向、９３：抜去方向、９５：押圧方向、１０１：ラックマウントキャビネット、１０３：筐体、１０５：蓋体、１０７：棚、１０９：ブレードサーバ、１１１：冷却装置、１１３：サーバフレーム、１１５：バックプレーン、２００：ＣＰＵブレード、２０１：ＣＰＵ、２０３、５３９：ストッパ、３００：第一の冷却手段、３０１：第一の吸熱部、３０３：第一の放熱部、３０５：熱伝導シート、４００：第二の冷却手段、４０１：第二の吸熱部、４０３：第二の放熱部、４０５：配管、４０７、５６３、５７５、５７９：板ばね、５００：サーマルコネクタ、５０１：レール、５０３、５５１、５７１、８５１：ケース、５５２：奥壁、５０５、５３７、５５９、８６３、８６５：ばね、５０７、８６１：隙間、５３１、５６１、５８１、８５３：バルーン、５３２：チューブ、５３３、８５５：シリンダ、５３５、７３５、８５９：ピストン、５４１：Ｏリング、５４３、５８２、８５７：液体、５５３、５７３：プレート、５５５：ケース用レール、５５７：プレート用レール、５７７：ロッド、５８３：レバー、７１０：シャーシ、７１１：シャーシ壁面、７２０：ブロック、７２１：モジュール、７３０：放熱板、７３１：冷媒、７３３：配管、８１１、８３１：端子、８１３、８３３：絶縁体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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